《计算机系统基础（四）：编程与调试实践》PPT课件 苏丰 南京大学

 
课件内容： 
第1周 实验与开发环境的安装和使用 
教学内容：在解决编程问题中使用系统分析的思想和方法，课程实验平台环境的安装，基本实验工具的使用。教学要求：完成课程实验平台环境的搭建与设置；掌握常用实验工具的基本使用方法。 
1.1 从程序员角度认识系统 
1.2 虚拟机、Linux及其上实验环境的安装 
1.3 基本实验工具的使用 
第2周 C语言编程实践 
教学内容：从高级语言的角度展示和解释位运算、浮点数运算的精度、cache对程序性能的影响、异常处理中的信号处理机制。教学要求：掌握C语言中位操作语句的使用；了解浮点数表示精度在浮点数运算中的影响；了解cache、数据存储与访问模式对程序性能的影响，掌握编写cache友好代码的基本原则；了解异常处理中的信号处理机制。 
2.1 数据的位运算操作 
2.2 浮点数的精度问题 
2.3 Cache友好代码 
2.4 信号处理函数 
第3周 程序调试实践：数据的存储与运算 
教学内容：不同类型数据在计算机的编码、存储、转换，整型数据加减运算及其计算机底层实现，浮点数据的表示与运算。教学要求：理解计算机中数据的表示、存储和运算；学习和掌握程序的调试方法，强化计算机编程实践能力。 
3.1 真值与机器数 
3.2 数据的宽度与存储 
3.3 数据类型的转换 
3.4 整数加减运算 
3.5 浮点数的表示和运算 
第4周 程序调试实践：程序的机器级表示 
教学内容：C语句与机器级指令的对应关系，IA-32基本指令的执行，C语言程序中过程调用的执行过程和栈帧结构，缓冲区溢出攻击。教学要求：掌握程序的机器级表示相关概念；理解C语言程序对应机器级指令的执行和过程调用实现；掌握程序的基本调试方法和相关实验工具的运用。 
4.1 传送指令 
4.2 加减运算指令 
4.3 整数乘法指令 
4.4 控制转移指令 
4.5 栈和过程调用 
4.6 缓冲区溢出 
第5周 程序调试实践：二进制程序分析 
教学内容：二进制程序分析实验的内容、方法和基本步骤，实验所涉及程序机器级表示、分析与调试基本知识和方法的回顾与应用。教学要求：加深对程序的机器级表示、汇编与反汇编、二进制程序分析与调试、逆向工程等方面知识的理解和掌握。 
5.1 二进制程序分析实验：概述 
5.2 二进制程序分析实验：字符串比较 
5.3 二进制程序分析实验：浮点数表示 
5.4 二进制程序分析实验：课后实验 
第6周 程序调试实践：缓冲区溢出攻击 
教学内容：缓冲区溢出攻击实验的内容、原理、方法和基本步骤，实验所涉及过程调用的机器级表示、栈帧组成结构、缓冲区溢出等知识的回顾与应用。教学要求：加深对函数调用规则、栈结构、缓冲区溢出攻击原理、方法与防范等方面知识的理解和掌握。 
6.1 缓冲区溢出攻击实验：概述 
6.2 缓冲区溢出攻击实验：目标程序与辅助工具 
6.3 缓冲区溢出攻击实验：Level 0 
6.4 缓冲区溢出攻击实验：Level 1及课后实验 
第7周 程序调试实践：程序链接与ELF目标文件 
教学内容：程序链接与ELF目标文件实验的内容、方法和基本步骤，实验所涉及程序链接的作用与过程、ELF目标文件格式组成等知识的回顾与应用。教学要求：加深对程序链接中符号解析、重定位等基本概念、位置无关代码和ELF目标文件的基本组成等方面知识的理解和掌握。 
7.1 链接与ELF实验：概述 
7.2 链接与ELF实验：静态数据与ELF数据节 
7.3 链接与ELF实验：指令与ELF代码节及课后实验 
第8周 程序性能分析与优化 
教学内容：程序性能分析和优化的概念、基本原理和方法，结合具体实例的程序性能分析步骤。教学要求：了解程序性能分析和优化的重要性，掌握程序性能分析的基本方法、工具和步骤。 
8.1 程序性能分析与优化 
8.2 程序性能分析工具